JPH06148001A - Optical fiber composite power cable - Google Patents

Optical fiber composite power cable

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JPH06148001A
JPH06148001A JP4301207A JP30120792A JPH06148001A JP H06148001 A JPH06148001 A JP H06148001A JP 4301207 A JP4301207 A JP 4301207A JP 30120792 A JP30120792 A JP 30120792A JP H06148001 A JPH06148001 A JP H06148001A
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cable
power cable
core wire
insulator
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一夫 天野
Shotaro Yoshida
昭太郎 吉田
Kazuo Watanabe
和夫 渡辺
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
    • G02B6/4415Cables for special applications

Abstract

PURPOSE:To enable early and positive detection of ground fault of cable by laying an optical coated fiber in the longitudinal direction of shielding layer of a power cable while winding on the outer periphery of an insulator at a pitch specific times as long as the outer diameter of the shielding layer. CONSTITUTION:Multiple copper strands are wound spirally on the outer periphery of an outer semiconductor layer 5 composing a power cable 1 thus providing a shielding layer 8 and a housing 9 of plastic, for example, is applied thereto. About four(one or more) optical coated fibers 7 are laid in the longitudinal direction at a part of the shielding layer 8. The fibers 7 are wound spirally at a pitch of 2.5-20 times of the outer diameter of the shielding layer 8. The coated fibers 7 are connected with a distributed temperature measuring system and pulse light is transmitted thereon in order to measure variation of the intensity of Raman scattering light with time. This constitution allows continuous measurement of temperature distribution in the longitudinal direction of cable thus allowing detection of temperature rise at the time of ground fault of the cable.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ケーブルの温度分布を
計測する光ファイバを複合した光ファイバ複合電力ケー
ブルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber composite power cable in which optical fibers for measuring the temperature distribution of the cable are combined.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、都市部における架空ケーブルは、
電力ケーブル・通信ケーブルを問わず交通や美観の点か
ら地中化が進められている。特に架空電力ケーブルはビ
ル街における消火活動の支障となることもあり、地中化
への要請が強くなされている。このため、最近の主要都
市における電力ケーブルの地中化は著しく進行してい
る。ところが電力ケーブルを地中化すると、ケーブル事
故が発生した場合に事故復旧に多大の時間を要するの
で、電力ケーブルを監視し異常を早期に検出して、併設
他ケーブルの損傷を防止するなどの安全対策の必要性が
高まっている。また、事故発生後のケーブル故障点の標
定を短時間で行うことも重要となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, overhead cables in urban areas
From the point of view of transportation and aesthetics, the undergrounding is progressing regardless of the power cable and the communication cable. In particular, overhead power cables may hinder fire-fighting activities in the building area, and there is a strong demand for undergrounding. For this reason, the undergrounding of power cables in recent major cities has been significantly progressing. However, if the power cable is underground, it takes a lot of time to recover from the accident if a cable accident occurs.Therefore, it is necessary to monitor the power cable and detect abnormalities early to prevent damage to other cables. The need for measures is increasing. It is also important to locate the cable failure point after the accident in a short time.

【0003】また、一般に電力ケーブルは電流容量に対
して余裕をもって、設計・敷設されることが多く、最近
の電力需要の急増に対応して、実際のケーブル運用状態
の温度を監視しながら許容温度以下で送電可能な電流を
管理することが重要となっている。以上のような背景か
ら、電力ケーブルの許容電流を管理するため、およびケ
ーブル異常点探査のために、温度分布検出機能を有する
光ファイバケーブルを電力ケーブルと複合した光ファイ
バ複合電力ケーブルが用いられるようになっている。
Further, in general, power cables are often designed and laid with a margin for current capacity, and in response to the recent rapid increase in power demand, the allowable temperature is monitored while monitoring the temperature of the actual cable operating state. It is important to manage the current that can be transmitted below. From the above background, it seems that the optical fiber composite power cable in which the optical fiber cable having the temperature distribution detection function is combined with the power cable is used to manage the allowable current of the power cable and to search for the cable abnormal point. It has become.

【0004】この光ファイバを使用した温度分布計測に
はOTDR(Optical Time Domain
Refrectometry)法が用いられており、
その温度分布計測の原理を図6のラマン散乱の説明図を
用いて説明する。
OTDR (Optical Time Domain) is used for temperature distribution measurement using this optical fiber.
The Reflectometry method is used,
The principle of the temperature distribution measurement will be described with reference to the Raman scattering diagram of FIG.

【0005】光ファイバに入射する光パルスの周波数を
ωoとし、ファイバ構成物質(例えばSiO2)のエネ
ルギー準位の基底レベルと励起レベルとの差ΔEに相当
する光の周波数をωf(ωf=ΔE/h,h;プランク
定数)とする。光ファイバに強い光パルスを入射する
と、入射した光子と光ファイバ構成物質との間でエネル
ギーの授受が行われ、入射光(ωo)と同じ周波数のレ
イリー散乱光に混じって、ラマン散乱光と呼ばれる入射
光より高い周波数(ωo+ωf)や低い周波数(ωo−
ωf)の光が観測される。
Letting ωo be the frequency of the light pulse incident on the optical fiber, ωf (ωf = ΔE) is the frequency of the light corresponding to the difference ΔE between the ground level and the excitation level of the energy level of the fiber constituent material (eg SiO 2 ). / H, h; Planck's constant). When a strong optical pulse is incident on the optical fiber, energy is exchanged between the incident photon and the optical fiber constituent material, and is mixed with the Rayleigh scattered light having the same frequency as the incident light (ωo), which is called Raman scattered light. Higher frequency (ωo + ωf) and lower frequency (ωo−) than the incident light
The light of ωf) is observed.

【0006】これは、光ファイバに入射した光子(ω
o)が基底状態のファイバ構成物質に吸収され、光子が
放出されるときに物質が元の基底状態よりエネルギー準
位の高い励起状態になるときにストークス光(ωo−ω
f)が放出され、この逆の場合に反ストークス光(ωo
+ωf)が放出されることによる。
This is because the photon (ω
o) is absorbed by the fiber constituent material in the ground state, and when the photon is emitted, the material becomes Stokes light (ωo−ω) when it is in an excited state having a higher energy level than the original ground state.
f) is emitted and vice versa.
+ Ωf) is emitted.

【0007】このラマン散乱光の周波数偏位ωfは、前
記のように物質固有の値で熱エネルギー準位の差ΔEに
比例するもので、石英光ファイバでは約13T(1
12)Hzである。
The frequency deviation ωf of the Raman scattered light is a value peculiar to the substance and is proportional to the difference ΔE of the thermal energy levels, and is about 13 T (1
0 12 ) Hz.

【0008】このストークス光、反ストークス光の強度
は図7に示す温度依存性があり、このうち反ストークス
光の温度依存性が比較的大きい。分布型光ファイバ温度
センサは、この光ファイバ中で散乱され入射光の進行方
向とは逆方向へ伝わる後方ラマン散乱光のストークス光
と反ストークス光の強度比の時間変化を観測することに
よって、光の強度比を温度に、パルス光の入射から反射
光の受光までの時間を入射点から反射点までの距離に換
算してケーブルの長手方向の温度分布を測定するもので
ある。
The intensity of the Stokes light and the anti-Stokes light has temperature dependence shown in FIG. 7, and the temperature dependence of the anti-Stokes light is relatively large. The distributed optical fiber temperature sensor observes the change over time in the intensity ratio of the Stokes light and anti-Stokes light of the backward Raman scattered light that is scattered in this optical fiber and propagates in the direction opposite to the traveling direction of the incident light. The temperature ratio in the longitudinal direction of the cable is measured by converting the intensity ratio of 1 to the temperature and converting the time from the incidence of the pulsed light to the reception of the reflected light into the distance from the incident point to the reflection point.

【0009】次に、温度計測システムの構成について説
明する。図5は光ファイバを用いた分布型温度計測シス
テムのブロック図である。同計測システムは、大別する
と光ファイバ心線7、測定ユニット20、ディジタル平
均化ユニット29、及び表示部を含むコンピュータ30
とからなる。
Next, the structure of the temperature measuring system will be described. FIG. 5 is a block diagram of a distributed temperature measurement system using an optical fiber. The measurement system is roughly divided into an optical fiber core wire 7, a measurement unit 20, a digital averaging unit 29, and a computer 30 including a display unit.
Consists of.

【0010】光ファイバ心線は前記の原理による温度検
知と、この温度検知情報の伝送経路としての機能をも
つ。測定ユニット20は、光学ユニット21と光電変換
ユニット24とからなり、光学ユニット21はディジタ
ル平均化ユニット29からのトリガ信号を受けて、単色
光のパルス光源22(例えばレーザダイオードなど)を
発光させ、分光デバイス23を通じて光ファイバ心線7
へ入射する。また、光学ユニット21は光ファイバ心線
7からの反射光を分光デバイス23でストークス光と反
ストークス光に分離する。光電変換ユニット24は、こ
の分離されたストークス光と反ストークス光をそれぞれ
受光素子25,26(例えばシリコン・アバランシ・フ
ォトダイオード;Si−APD)で電気信号に変換後、
増幅器27,28で増幅してディジタル平均化ユニット
29へ送る。
The optical fiber core wire has a function of detecting the temperature according to the above-mentioned principle and a function as a transmission path of the temperature detection information. The measurement unit 20 includes an optical unit 21 and a photoelectric conversion unit 24, and the optical unit 21 receives a trigger signal from the digital averaging unit 29 and causes a pulse light source 22 (for example, a laser diode) of monochromatic light to emit light, Through the spectroscopic device 23, the optical fiber core wire 7
Incident on. Further, the optical unit 21 separates the reflected light from the optical fiber core wire 7 into Stokes light and anti-Stokes light by the spectroscopic device 23. The photoelectric conversion unit 24 converts the separated Stokes light and anti-Stokes light into electric signals by the light receiving elements 25 and 26 (eg, silicon avalanche photodiode; Si-APD), and
The signals are amplified by the amplifiers 27 and 28 and sent to the digital averaging unit 29.

【0011】ディジタル平均化ユニット29は、上記の
測定を高速度で多数回(例えば109回)行い、この測
定信号をディジタル信号に変換して平均化処理によりノ
イズを除去するものである。コンピュータ30は、測定
全体の制御を行うと共に、ディジタル平均化ユニット2
9からデータを吸い上げて、温度と距離に変換してディ
スプレイ画面に表示したりプリントアウトする。
The digital averaging unit 29 performs the above measurement a large number of times (for example, 10 9 times) at high speed, converts this measurement signal into a digital signal, and removes noise by averaging processing. The computer 30 controls the entire measurement, and the digital averaging unit 2
It downloads data from 9, converts it into temperature and distance, and displays it on a display screen or prints it out.

【0012】前記パルス光源22から光ファイバ心線7
に入射したパルス光が、受光素子25,26に到達する
までの時間tは、 t=2Lo/v (ここで、Loはパルス光の入射端から後方散乱を生じ
た地点までの光ファイバ心線7の長さ、vは光ファイバ
中の光速度である。)と表されるので、ディジタル平均
化ユニット29がパルス光源22にトリガをかけてパル
ス光を発光させてから受光素子25,26が検出信号を
出力するまでの時間tを計測することにより、後方散乱
光を生じた位置を標定することができ、その結果、電力
ケーブル1の温度異常の発生位置を求めることが可能と
なる。
From the pulse light source 22 to the optical fiber core wire 7
The time t until the pulsed light incident on the photodetector reaches the light receiving elements 25 and 26 is t = 2Lo / v (where Lo is the optical fiber core wire from the incident end of the pulsed light to the point where backscattering occurs). 7 and v is the speed of light in the optical fiber.) Therefore, after the digital averaging unit 29 triggers the pulse light source 22 to emit pulsed light, the light receiving elements 25 and 26 are By measuring the time t until the detection signal is output, the position where the backscattered light is generated can be located, and as a result, the position where the temperature abnormality of the power cable 1 has occurred can be obtained.

【0013】以上説明した光ファイバ分布型温度計測シ
ステムは既に商品化されており本願出願人から「光ファ
イバ分布型温度センサ DFS−1000型」として販
売されている。このシステムの測定性能例を以下に示
す。 温度測定精度 ±1℃ 温度測定範囲 −20〜+150℃ 測定可能距離 2km 距離分解能 1m 測定所要時間 約10秒 また、図8に前記システムのラマン後方散乱の測定例
を、図9に図8の測定例のデータを温度に変換した例を
示す。
The optical fiber distributed temperature measuring system described above has already been commercialized and is sold by the applicant as "optical fiber distributed temperature sensor DFS-1000". An example of the measurement performance of this system is shown below. Temperature measurement accuracy ± 1 ° C. Temperature measurement range -20 to + 150 ° C. Measurable distance 2 km Distance resolution 1 m Measurement time required about 10 seconds In addition, FIG. 8 shows an example of Raman backscattering measurement of the system, and FIG. 9 shows the measurement of FIG. The example which converted the data of an example into temperature is shown.

【0014】さらに、以上のような光ファイバ分布型温
度計測システムに適応する光ファイバと電力ケーブルと
を複合した光ファイバ複合電力ケーブルが、本願出願人
より既に特許出願されている(特願昭63−28669
8及び特願昭63−296101;「電力ケーブル及び
その温度分布測定方法」)。
Furthermore, a patent application has already been filed by the applicant of the present invention for an optical fiber composite power cable which is a composite of an optical fiber and an electric power cable adapted to the above-mentioned optical fiber distributed temperature measuring system (Japanese Patent Application No. Sho 63). -28669
8 and Japanese Patent Application No. 63-296101; "Power cable and its temperature distribution measuring method").

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
従来技術にあっては、ケーブルの許容電流を管理する目
的の温度分布計測としては満足すべきものであったが、
ケーブル地絡事故等のケーブルの比較的短い区間で発生
し、しかもケーブル軸回りに対して非回転対称な態様で
発生する局部的温度上昇(ホットスポット)に対しては
十分な検出能力を有していないという問題点があった。
以上の点に鑑み、本発明は、地絡事故を早期にしかも確
実に検出することができるような光ファイバ複合電力ケ
ーブルを提供することを課題とするものである。
However, such a conventional technique is satisfactory as a temperature distribution measurement for the purpose of controlling the allowable current of the cable.
It has sufficient detection capability for local temperature rise (hot spot) that occurs in a relatively short section of the cable such as a cable ground fault, and that occurs in a non-rotationally symmetrical manner about the cable axis. There was a problem that not.
In view of the above points, an object of the present invention is to provide an optical fiber composite power cable that can detect a ground fault accident early and reliably.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ複合
電力ケーブルは、ケーブル中心導体を絶縁体で絶縁し、
該絶縁体の外周に外部導体を含む遮蔽層を設け、該遮蔽
層の外周に外被を設けてなる電力ケーブルにおいて、前
記遮蔽層の一部にその長手方向に沿って光ファイバ心線
を設け、該光ファイバ心線を前記遮蔽層外径の2.5〜
20倍のピッチで前記絶縁体外周に巻き付け、前記光フ
ァイバ心線のラマン散乱光強度に基づいて電力ケーブル
の事故を検知可能であることにより、前記課題を解決す
るものである。
The optical fiber composite power cable of the present invention comprises a cable center conductor insulated with an insulator,
In a power cable in which a shield layer including an outer conductor is provided on the outer circumference of the insulator, and an outer jacket is provided on the outer circumference of the shield layer, an optical fiber core wire is provided on a part of the shield layer along the longitudinal direction thereof. , The optical fiber core wire is 2.5 to the outside diameter of the shielding layer.
The problem is solved by winding around the outer circumference of the insulator at a pitch of 20 times and detecting an accident of the power cable based on the Raman scattered light intensity of the optical fiber core wire.

【0017】また、本発明は、ケーブル中心導体を絶縁
体で絶縁し、該絶縁体の外周に外被を設けてなる電力ケ
ーブルにおいて、前記外被の一部にその長手方向に沿っ
て光ファイバ心線を設け、該光ファイバ心線を前記絶縁
体外径の2.5〜20倍のピッチで前記絶縁体外周に巻
き付け、前記光ファイバ心線のラマン散乱光強度に基づ
いて電力ケーブルの事故を検知可能である。
Further, according to the present invention, in a power cable in which a cable center conductor is insulated with an insulator and an outer jacket is provided on the outer periphery of the insulator, an optical fiber is provided in a part of the outer jacket along the longitudinal direction thereof. A core wire is provided, and the optical fiber core wire is wound around the outer circumference of the insulator at a pitch of 2.5 to 20 times the outer diameter of the insulator, and an accident of a power cable is detected based on the Raman scattered light intensity of the optical fiber core wire. It can be detected.

【0018】[0018]

【作用】本発明者は、前記問題点を解決するための手掛
かりとして、図10に示すような電力ケーブルの地絡事
故をシミュレーションする方法を開発した(平成4年電
気学会全国大会予稿集1444「温度検知によるケーブ
ル故障点評定方法の開発」、天野他)。この方法は、電
力ケーブル製造過程で絶縁体に欠陥(0,1mmφの導
体)を埋め込んだ試験用電力ケーブルを作成し、この試
験用電力ケーブルに高電圧を印加して、地絡事故時の電
力ケーブルの温度分布を測定するものである。この温度
分布測定により、光ファイバ心線を遮蔽層または絶縁体
外径の2.5〜20倍のピッチで絶縁体外周に巻き付け
れば、種種の電圧階級および種種の公称断面積に応じて
精密なケーブル温度分布測定ができることを見いだした
ものである。
The present inventor has developed a method for simulating a ground fault of an electric power cable as shown in FIG. 10 as a clue for solving the above-mentioned problems (1992 Proceedings of the Japan Society of Electrical Engineers Proceedings 1444 " Development of cable failure point evaluation method by temperature detection ", Amano et al.). This method creates a test power cable in which a defect (0.1 mmφ conductor) is embedded in the insulator during the power cable manufacturing process, applies a high voltage to this test power cable, and powers it at the time of a ground fault. The temperature distribution of the cable is measured. With this temperature distribution measurement, if the optical fiber core wire is wound around the insulator at a pitch of 2.5 to 20 times the outer diameter of the shielding layer or the insulator, it is possible to obtain precise voltage according to various voltage classes and various nominal cross-sectional areas. It was discovered that the cable temperature distribution can be measured.

【0019】本発明においては、電力ケーブルの遮蔽層
または外被に設けた光ファイバ心線を、遮蔽層または絶
縁体外径の2.5〜20倍のピッチで絶縁体外周に巻き
付け、光ファイバにパルス光を入射したときの後方ラマ
ン散乱光のストークス光と反ストークス光との強度比の
時間変化を測定することにより、ケーブルの短い区間の
ケーブル中心軸に対して非対称な局部的温度上昇を検知
して、電力ケーブルの地絡事故を早期発見すると共に、
ケーブル端末部から事故発生地点までの距離の算出が可
能となり、事故発生地点の標定ができる。
In the present invention, the optical fiber core wire provided on the shield layer or the jacket of the power cable is wound around the outer periphery of the insulator at a pitch of 2.5 to 20 times the outer diameter of the shield layer or the insulator to form an optical fiber. By measuring the time change of the intensity ratio of the Stokes light to the anti-Stokes light of the backward Raman scattered light when pulsed light is incident, a local temperature rise asymmetric with respect to the cable center axis in a short section of the cable is detected. And at the same time as discovering the ground fault of the power cable early,
It is possible to calculate the distance from the cable terminal to the accident occurrence point and locate the accident occurrence point.

【0020】[0020]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図2に本発明の第一実施例による光ファイバ複
合電力ケーブルの断面図を示す。同図に示すように、光
ファイバ複合電力ケーブル1は銅素線を複数条撚り合わ
せて各分割導体を構成したケーブル中心導体2の外周に
内部半導電層3、架橋ポリエチレン絶縁層(絶縁体)
4、外部半導電層5が順次設けられ、通常内部半導電層
3、ポリエチレン絶縁層4及び外部半導電層5は同時押
出法により成形され、内部半導電層3とポリエチレン絶
縁層4との間、並びに架橋ポリエチレン絶縁層4と外部
半導電層5との間は一体化されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a sectional view of an optical fiber composite power cable according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the optical fiber composite power cable 1 has an inner semiconductive layer 3 and a crosslinked polyethylene insulation layer (insulator) on the outer periphery of a cable center conductor 2 in which a plurality of copper strands are twisted to form each divided conductor.
4, the outer semiconducting layer 5 is sequentially provided, and the inner semiconducting layer 3, the polyethylene insulating layer 4 and the outer semiconducting layer 5 are usually formed by a coextrusion method so that the space between the inner semiconducting layer 3 and the polyethylene insulating layer 4 is increased. , And the cross-linked polyethylene insulating layer 4 and the outer semiconductive layer 5 are integrated.

【0021】そして、外部半導電層5の外周には多数本
の銅素線の螺旋巻きにより遮蔽層8が設けられ、その上
にプラスチック、金属等からなるケーブルシース(外
被)9が被覆されている。
A shield layer 8 is provided on the outer periphery of the outer semiconductive layer 5 by spirally winding a large number of copper wires, and a cable sheath (cover) 9 made of plastic, metal or the like is coated on the shield layer 8. ing.

【0022】また、遮蔽層8の一部にはその長手方向に
沿って光ファイバ心線7が周方向に4本設けられてお
り、この光ファイバ心線7は図3に示すように光ファイ
バ素線7aを銅、アルミニウム、ステンレス等の金属層
7cで被覆し、金属層7cと光ファイバ素線7aとの間
隙に、アルミナ(Al23)等のセラミックパウダーま
たはタルクパウダー等の粉末潤滑剤7bを封入する。
Further, a part of the shielding layer 8 is provided with four optical fiber core wires 7 in the circumferential direction along the longitudinal direction thereof, and the optical fiber core wires 7 are provided as shown in FIG. The element wire 7a is covered with a metal layer 7c of copper, aluminum, stainless steel or the like, and the gap between the metal layer 7c and the optical fiber element wire 7a is powder lubricated with ceramic powder such as alumina (Al 2 O 3 ) or talc powder. The agent 7b is enclosed.

【0023】尚、本第一実施例では、光ファイバ心線7
を絶縁層4の外周に4本設けたが、これに限らず少なく
とも一本以上設けたものであってよい。
In the first embodiment, the optical fiber core wire 7 is used.
Although four are provided on the outer periphery of the insulating layer 4, the present invention is not limited to this, and at least one or more may be provided.

【0024】図1は上記第一実施例の光ファイバ複合電
力ケーブル1のケーブルシース9を除去し、遮蔽層8の
螺旋巻きの形状を示す部分分解図である。遮蔽層8の一
部である光ファイバ心線7の螺旋巻きのピッチは、本実
施例では遮蔽層8の外径の8倍としているが、これに限
定されるものではない。
FIG. 1 is a partially exploded view showing the spirally wound shape of the shielding layer 8 with the cable sheath 9 of the optical fiber composite power cable 1 of the first embodiment removed. The pitch of the spiral winding of the optical fiber core wire 7 which is a part of the shielding layer 8 is set to 8 times the outer diameter of the shielding layer 8 in the present embodiment, but the pitch is not limited to this.

【0025】以上のようにして電力ケーブルに複合され
た光ファイバにより、従来技術で述べた図5の分布型温
度計測システムに接続して、光ファイバにパルス光を入
射させラマン散乱光の強度の時間変化を測定することに
より、ケーブル長手方向における連続的な温度分布を測
定することができ、ケーブル地絡事故における温度上昇
を検出できる。
As described above, the optical fiber combined with the power cable is connected to the distributed temperature measuring system of FIG. 5 described in the prior art, and pulsed light is incident on the optical fiber to control the intensity of Raman scattered light. By measuring the time change, it is possible to measure the continuous temperature distribution in the cable longitudinal direction, and it is possible to detect the temperature rise in the cable ground fault.

【0026】次に、図4に本発明の第二実施例による光
ファイバ複合電力ケーブル1Aの断面図を示し、前記第
一実施例と同一部分には同一の符号を付して説明する。
本第二実施例では図2に示す電力ケーブル1の絶縁層4
の外周に図3に示す光ファイバ心線7を設けて、この光
ファイバ心線7を絶縁層4の外周に螺旋巻に巻き付け、
その外周に外被9を設けて光ファイバ複合電力ケーブル
1Aを構成したものである。この光ファイバ心線7の巻
き付けピッチは絶縁層4の外径の2.5〜20倍の間で
任意の値でよい。この光ファイバ複合電力ケーブル1A
も第一の実施例と同様に図5の分布型温度計測システム
に接続して、ケーブル長手方向における連続的な温度分
布を測定することができ、ケーブル地絡事故における温
度上昇を検出できる。以上、好ましい実施例を説明した
が、これは発明の範囲を限定するものではない。発明の
範囲は前記請求の範囲によってのみ限定されるべきであ
る。以上の説明から発明の精神、範囲に含まれる多くの
変更が当業者には明らかであろう。
Next, FIG. 4 shows a sectional view of an optical fiber composite power cable 1A according to a second embodiment of the present invention, and the same parts as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals.
In the second embodiment, the insulating layer 4 of the power cable 1 shown in FIG.
The optical fiber core wire 7 shown in FIG. 3 is provided on the outer periphery of the optical fiber core wire, and the optical fiber core wire 7 is spirally wound around the outer periphery of the insulating layer 4.
An outer jacket 9 is provided on the outer circumference of the optical fiber composite power cable 1A. The winding pitch of the optical fiber core wire 7 may be any value between 2.5 and 20 times the outer diameter of the insulating layer 4. This optical fiber composite power cable 1A
Similarly to the first embodiment, by connecting to the distributed temperature measuring system of FIG. 5, a continuous temperature distribution in the cable longitudinal direction can be measured, and a temperature rise due to a cable ground fault can be detected. Although the preferred embodiment has been described above, this does not limit the scope of the invention. The scope of the invention should be limited only by the claims which follow. Many modifications within the spirit and scope of the invention will be apparent to those skilled in the art from the above description.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明において
は、光ファイバ複合電力ケーブルの光ファイバ心線を、
遮蔽層外径または絶縁層外径の2.5〜20倍のピッチ
で遮蔽層または絶縁層の外周に螺旋巻に巻き付けること
により、光ファイバにパルス光を入射したときの後方ラ
マン散乱光のストークス光と反ストークス光との強度比
の時間変化を測定して、ケーブルの短い区間のケーブル
中心軸に対して非対称な局部的温度上昇を検知し、電力
ケーブルの地絡事故を早期に発見することができると共
に、ケーブル端末部から事故発生地点までの距離の算出
が可能となり、事故発生地点の標定ができるという効果
がある。
As described above, in the present invention, the optical fiber core wire of the optical fiber composite power cable is
Stokes of backward Raman scattered light when pulsed light is incident on an optical fiber by spirally winding the outer circumference of the shielding layer or the insulating layer at a pitch of 2.5 to 20 times the outer diameter of the shielding layer or the insulating layer. To detect the local temperature rise asymmetric with respect to the cable center axis in a short section of the cable by measuring the time change of the intensity ratio of light to anti-Stokes light, and to detect the ground fault of the power cable early. It is possible to calculate the distance from the cable terminal to the accident occurrence point, and it is possible to locate the accident occurrence point.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明の第一実施例の光ファイバ複合
電力ケーブルの部分分解図である。
FIG. 1 is a partially exploded view of an optical fiber composite power cable according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は、本発明の第一実施例の光ファイバ複合
電力ケーブルの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of an optical fiber composite power cable according to a first embodiment of the present invention.

【図3】図3は、光ファイバ心線の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of an optical fiber core wire.

【図4】図4は、本発明の第二実施例の光ファイバ複合
電力ケーブルの断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of an optical fiber composite power cable according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図5は、分布型温度計測システムのブロック図
である。
FIG. 5 is a block diagram of a distributed temperature measurement system.

【図6】図6は、ラマン散乱原理の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a Raman scattering principle.

【図7】図7は、ラマン散乱光強度の温度依存性を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing temperature dependence of Raman scattered light intensity.

【図8】図8は、ラマン散乱光強度の測定例である。FIG. 8 is an example of measurement of Raman scattered light intensity.

【図9】図9は、ラマン散乱光強度の測定による温度測
定例である。
FIG. 9 is an example of temperature measurement by measuring Raman scattered light intensity.

【図10】図10は、ケーブル地絡擬似障害試験法の概
要を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an outline of a cable ground fault pseudo-fault test method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ファイバ複合電力ケーブル(第一の実施例) 1A 光ファイバ複合電力ケーブル(第二の実施例) 2 ケーブル中心導体 3 内部半導電層 4 架橋ポリエチレン絶縁層 5 外部半導電層 7 光ファイバ心線 7a 光ファイバ素線 7b 粉末潤滑剤 7c 金属層 8 遮蔽層 9 ケーブルシース(外被) 20 測定ユニット 21 光学ユニット 22 パルス光源 23 分光デバイス 24 光電変換ユニット 25,26 受光素子 27,28 Amp(増幅器) 29 ディジタル平均化ユニット 30 コンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber composite power cable (first embodiment) 1A Optical fiber composite power cable (second embodiment) 2 Cable center conductor 3 Inner semiconductive layer 4 Crosslinked polyethylene insulation layer 5 External semiconductive layer 7 Optical fiber core wire 7a Optical fiber element wire 7b Powder lubricant 7c Metal layer 8 Shielding layer 9 Cable sheath (sheath) 20 Measuring unit 21 Optical unit 22 Pulse light source 23 Spectroscopic device 24 Photoelectric conversion unit 25, 26 Light receiving element 27, 28 Amp (amplifier) 29 Digital Averaging Unit 30 Computer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ケーブル中心導体を絶縁体で絶縁し、該
絶縁体の外周に外部導体を含む遮蔽層を設け、該遮蔽層
の外周に外被を設けてなる電力ケーブルにおいて、前記
遮蔽層の一部にその長手方向に沿って光ファイバ心線を
設け、該光ファイバ心線を前記遮蔽層外径の2.5〜2
0倍のピッチで前記絶縁体外周に巻き付け、前記光ファ
イバ心線のラマン散乱光強度に基づいて電力ケーブルの
事故を検知可能であることを特徴とする光ファイバ複合
電力ケーブル。
1. A power cable in which a cable center conductor is insulated with an insulator, a shield layer including an outer conductor is provided on an outer periphery of the insulator, and a jacket is provided on an outer periphery of the shield layer. An optical fiber core wire is provided on a part of the optical fiber core wire along the longitudinal direction thereof, and the optical fiber core wire is 2.5 to 2 times the outer diameter of the shielding layer.
An optical fiber composite power cable characterized by being wound around the outer periphery of the insulator at a pitch of 0 times and capable of detecting an accident of the power cable based on the Raman scattered light intensity of the optical fiber core wire.
【請求項2】 ケーブル中心導体を絶縁体で絶縁し、該
絶縁体の外周に外被を設けてなる電力ケーブルにおい
て、前記外被の一部にその長手方向に沿って光ファイバ
心線を設け、該光ファイバ心線を前記絶縁体外径の2.
5〜20倍のピッチで前記絶縁体外周に巻き付け、前記
光ファイバ心線のラマン散乱光強度に基づいて電力ケー
ブルの事故を検知可能であることを特徴とする光ファイ
バ複合電力ケーブル。
2. A power cable in which a cable center conductor is insulated with an insulator, and an outer jacket is provided on the outer circumference of the insulator, wherein an optical fiber core wire is provided in a part of the outer jacket along the longitudinal direction thereof. , The optical fiber core wire with the outer diameter of the insulator 2.
An optical fiber composite power cable characterized in that it can be wound around the outer periphery of the insulator at a pitch of 5 to 20 times and an accident of the power cable can be detected based on the Raman scattered light intensity of the optical fiber core wire.
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